## PERILAKU KOEFISIEN TEKANAN TANAH LEMPUNG PADA FONDASI TIANG BENTUK MERUNCING
Ir. Heru Dwi Jatmoko, MT
Dosen Tetap Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Purworejo Email: heru_dj@yahoo.com
ABSTRAK: Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perilaku tekanan tanah horisontal pada fondasi tiang meruncing di tanah lempung.  Secara umum perilaku tanah lempung sangat dipengaruhi oleh kadar air dan kepadatanya.  Salah  satu  indikator  meningkatnya  daya  dukung  dapat  dilihat  dari  tegangan  horisontal  yang terjadi.  Penelitian  dilakukan  dengan  tiang  berukuran  kecil  berbentuk  meruncing  dan  lurus  sebagai pembanding.  Ukuran  tiang  meruncing  diameter  atas  5  cm  dan  bawah  4  cm  sedang  untuk  tiang  seragam berdiameter luar 4,5 cm masing-masing dengan panjang efektif 20 cm serta  ketebalan tiang 0,3 cm. Sebagai batasan tanah uji pengujian dilakukan di dalam mould dengan diameter 30 cm. Untuk mengetahui perilaku distribusi gaya maka dipasang strain gauge pada tiang dan mould dengan 3 posisi. Media tanah digunakan tanah asli, lempung tak organik dengan plastisitas tinggi (CH) yang diambil dari Desa Kedung Sari, Sentolo, Kulonprogo,  DIY,  yang  dijenuhkan  pada  berat  volume  kering,  d =  10,9  kN/m 3 dan  kadar  air,  w  =  52%. Pencarian nilai Ko, dilakukan dengan memberikan tegangan vertikal secara bertahap dan mencatat tegangan horisontal  yang  terjadi  pada  setiap  penambahannya.  Hasil  pengujian  menunjukan  dengan  bertambahnya tekanan vertikal maka tekanan horisontal akan naik. Pada tiang yang lurus diperoleh tekanan horisontal lebih besar dari tiang meruncing.
Kata Kunci: Tahanan Gesek Satuan, Tanah Lempung, Tiang Meruncing
ABSTRACT: This  study aims  to  determine the  behavior  of horizontal soil  pressure on  the tapered pile foundations in clay soil. In general, the behavior is strongly influenced by water contentand and compaction. One  indicator  of increasing the  carrying  capacity can  be seen  from  the  horizontal stress occurs. The study was conducted with a small pole-shaped tapered andstraight as a comparison.  Size of the tapered pole top diameter of 5 cm and 4 cm below the average for pile uniform outer diameter 4.5 cm each with an  effective length of  20  cmand 0.3  cm thickness  of the  pole. As  a soil test limits testing  was conducted in the moldwith  a diameter  of  30 cm. To  determine the  behavior  of the  distribution  of   the   force strain
gauge mounted on
the pole and the mold with
3 positions.
Soil media used native soil, noorganic clay with high plasticity (CH)  taken from the village of Sari Kedung, Sentolo, Kulonprogo,   DIY,   which   saturated the volume  of   dry weight,  d = 10.9 kN/m3 and  water  content, w = 52%. Search value of Ko, done by giving the vertical stress gradually and noted that the horizontal stress occurs on the  addition of  each. The  test  results showed the  vertical pressure with  increasing horizontal  pressure  will rise.  In a  straight  pole obtained horizontal pressure greater than tapered   pole.
Keywords : Strength Friction Unit, Clay,Tapered Pile

## PENDAHULUAN
Koefisien  tekanan  tanah  pada  kondisi  diam (Ko) adalah merupakan perbandingan antara tekanan  vertikal  dengan  tekanan  arah horisontal  yang  diakibatkan  dari  tekanan vertikal  tersebut  pada  kondisi  tanah  diam. Pada tanah lempung karena butirannya yang terdiri  dari  mineral  dengan  bentuk  berupa lembaran  –  lembaran  mineral  tentu  akan berbeda  dengan  tanah  pasir  terdiri  atas partikel  butiran.  Beberapa  penelitian  telah dilakukan untuk tanah berpasir.
Dalam  bukunya  Hardiyatmo,  2002  :  143 menyatakan  bahwa  dari  penelitian  yang pernah  dilakukan  oleh  Ladd  dkk.  (1977) menyatakan  bahwa  nilai  Ko  tanah  nilai berkisar  antara  0,9  s.d  1,2  yang  nilai  ini tergantung  dari  jenis  tanah  serta  beban vertikal  yang  bekerja.  .  Pada  tanah  berpasir dengan  variasi  tekanan  vertikal  yang divariasikan  Yamin,  2005  :  68  diperoleh bahwa  nilai  Ko  berangsur  –  angsur cenderung  mengecil  dengan  bertambahnya tekanan vertikal.
Material lempung adalah merupakan material  yang  berbutir  halus  (tertahan saringan  200)  dengan  ukuran  sangat  kecil dan  hanya  dapat  dilihat  dengan  alat pembesar.  Partikel  lempung  terdiri  atas beberapa  jenis  dan  sifat  dari  lempung tersebut akan sesuai dengan kandungan yang paling  dominan  pada  tanah  tersebut. Beberapa  partikel  lempung  mempunyai  sifat kembang  susut  yang  relatif    besar  adalah seperti monmorilonit dan kaolin .  Selain ukuran  materialnya  yang  sangat  kecil partikel  lempung  juga  mempunyai  bentuk yang  berbeda  karena  bentuk  mineral  -
mineral yang berupa lempengan – lempengan kecil.
Salah  satu  sifat  umum  yang  berlaku  pada tanah lempung ini adalah bahwa saat kondisi basah  maka  akan  bisa  berwujud  tanah  semi plastis,  plastis  atau  bahkan  cair.  Kondisi  ini mengakibatkan  tanah  tidak  mempunyai bentuk  konsistensi  yang  tetap  akan  tetapi akan  berubah  sesuai  dengan  kadar  air  yang dikandungnya. Sebagai salah satu jenis tanah pendukung konstruksi tentu saja hal tersebut sangat  tidak  menguntungkan.  Sebaliknya adalah  ketika  tanah  lempung  dalam  kondisi kering  maka  tanah  lempung  ini  akan  sangat keras  disertai  retakan  –  retakan  pada  sisi  – sisinya.  Kondisi  ini  dapat  terlihat  pada retakan  dipermukaan  area  persawahan  yang sedang  kering.  Namun  demikian  karena kecilnya mineral lempung ini sehingga proses pengeringan dari tanah lempung berlangsung relatif  lama  (permeabilitas  rendah)  terlebih bagian  tanah  lempung  yang  ada  di  bagian bawah  permukaan  air  akan  tertahan  dengan waktu yang lama pula.
Fondasi  tiang  dengan  bentuk  meruncing adalah  merupakan  salah  satu  bentuk  tiang modifikasi yang bertujuan untuk memperoleh  fondasi  tiang  dengan  daya dukung  yang  lebih  besar  dari  pada  tiang lurus.  Pada  penelitiannya  terhadap  nilai  Ko pada  tanah  berpasir  dengan  menggunakan fondasi tiang minizise oleh Supardi, 2006 : 43 diperoleh  hasil  bahwa  semakin  besar tekanan  vertikal  maka  kecenderungan  nilai Ko  akan  semakin  membesar  kemudian bergerak  mendekati  nilai  yang  konstan. Secara  umum  faktor  keruncingan  pada  tiang akan  dapat  meningkatkan  kapasitas  dukung
tiang,    hal  ini  terjadi  karena  adanya pemampataan  oleh  tiang  yang  berbentuk meruncing  yaitu  dengan  mendesak  material tanah  kearah  lateral.  Penelitian  yang  telah dilakukan  akibat  keruncingan  pada  tiang maka akan meningkatkan daya dukung tiang sebesar F w =  1,2  dibandingkan  dengan  tiang seragam  pada  tanah  lempung  (Simons  dan Menzies, 1977) dalam Hardiyatmo, 2002: 91. Sehingga  persamaan  tahanan  gesek  ultimit tiang meruncing, adalah :
s u d w s A c a F Q . . . 
Mengingat  sifat  karakteristik  tanah  pasir yang  berbeda  tersebut  kiranya  perlu dilakukan  penelitian  tentang  perilaku  Ko pada  tiang  dengan  bentuk  meruncing  pada media tanah kohesif (lempung).

## METODE PENELITIAN
Tiang sebagai model fondasi terdiri dari pipa diameter  lurus    45  mm  dan  pipa  meruncing dengan  sudut  keruncingan  1,90 0 .  Panjang model tiang fondasi 300 mm dengan panjang efektif 200  mm  . Strain  gauge (alat  pengukur tegangan  yang  bekerja  pada  suatu  material dengan melihat regangan) dipasang pada  sisi luar mould 3   (tiga)  buah  arah  radial,  dan  3 (tiga) buah arah vertikal dan radial pada sisi dalam  disepanjang  tiang  yang  ditempatkan dengan jarak 50 mm dari posisi strain gauge yang  lain  Untuk  membaca  respon  regangan pada  saat  pengujian, strain  gauge yang  telah dipasang  pada  model  yang  diuji  perlu dihubungkan  secara  benar  melalui  kabel  – kabel  khusus  ke strain  indicator (adalah merupakan  alat  pembaca  regangan  yang terjadi  untuk  kemudian dikorelasikan  secara
linear  berapa  regangan  yang  bekerja)  yang didalamnya  telah  dilengkapi  perlengkapan elektrik  tambahan  sehingga  nilai  regangan yang  terukur  pada strain  gauge langsung dibaca  melalui  layar  pada strain  indicator tersebut secara digital.
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  membuat replika fondasi tiang berukuran kecil dengan bentuk  meruncing  dan  seragam  sebagai pembanding. Ukuran tiang meruncing diameter  atas  5  cm  dan  bawah  4  cm  sedang untuk tiang seragam berdiameter luar 4,5 cm masing-masing dengan panjang efektif 20 cm serta  ketebalan tiang 0,3 cm. Sebagai batasan tanah uji pengujian dilakukan di dalam mould (media  tanah  yang  berbentuk  silinder) dengan  diameter  30  cm  dimana  pada  area tersebut  diberi  tekanan  vertikal  (tekanan dengan  arah  ke  bawah  sebagai  akibat  berat sendiri  tanah  diatasnya)  yang  dikondisikan yaitu mencerminkan kedalaman tanah ditinjau. Untuk mengetahui perilaku distribusi gaya maka dipasang strain gauge di dalam tiang baik seragam maupun meruncing  dan  di  sisi  luar mould dengan  3 posisi arah radial yang berbeda. Media tanah digunakan  adalah  merupakan  tanah  asli, lempung tak organik dengan plastisitas tinggi ( CH )  yang  diambil  dari  Desa  Kedung  Sari, Sentolo, Kulonprogo, DIY. Tanah uji dikondisikan  jenuh  pada  berat  volume kering,  d =  10,9  kN/m 3 dan  kadar  air, w = 52%.
1. Setelah  peralatan  dipersiapkan  dan strain gauges telah  dipasang  pada  sisi  dalam tiang  dan  sisi  luar mould kemudian  tiang diletakan pada posisi tengah mould .
2. Selanjutnya  material  tanah  lempung  yang telah dikondisikan jenuh dengan  d = 10,9 kN/m 3 dan  kadar  air, w =  52%.  Tahapan pemasukan  material  tanah  lempung dilakukan  dengan  3  lapisan  dengan  alat penumbuk sehingga diharapkan
kepadatan akan dapat terkontrol.
3. Pada tahapan pembebanan tekanan
vertikal diberikan secara bertahap dengan alat  bantu  dongkrak  serta  alat  pembaca beban load sell (alat pembaca besar beban bekerja yang hasilnya dapat dibaca secara digital)  untuk  mengatur  beban  yang  akan dibebankan.  Penambahan  beban  secara bertahap  dilakukan  adalah  merupakan fungsi kedalaman  titik tinjauan.
4. Akibat tekanan vertikal tersebut selanjutnya setiap penambahan
tekanannya  dibaca  tegangan  lateral  yang terjadi  pada  tiang  dengan  menggunakan strain  gauges yang  dihubungkan  ke strain indicator sebagai  tempat  pembacaan tegangan  yang  terjadi.  Nilai  Ko  adalah merupakan perbandingan
antara tegangan  lateral,  h dibagi  dengan tegangan vertikal,  v.
Akibat  tekanan  vertikal  berupa  tekanan vertikal,  v akan  menimbulkan  tekanan  arah horisontal  kepada  tiang  (arah  dalam) ataupun arah mould (arah luar),  h .
Geometri  model  fondasi  tiang  meruncing seperti terlihat pada gambar 1.
Qs 4,00 5,00  v  .z 5,00 19,00 5,00 1,00 fs    gesek satuan,fs confining pressure (  h normaly pressure (  n gesek satuan,fs arah miring tiang
Gambar  1 Geometri  untuk  mendapatkan komponen  vertikal  tahanan  kulit  tiang meruncing/tirus
Gambar  2 .  Ilustrasi  alat  untuk  memperoleh nilai confining  pressure akibat  tekanan overburden .
Gambar 3. Bagan alir kegiatan penelitian
Seluruh  rangkaian  kegiatan  penelitian  ini dilakukan  dengan  tahapan  seperti  bagan  alir pada Gambar 3 .

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Hasil perhitungan sepenuhnya adalah disajikan  seperti  pada  grafik Gambar.  4 berikut ini :
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0 100 200 300 400 500 600 Tekanan overburden, kN/m2 T e k . ta n a h h o ri s o n ta l/ te k . v e rt ik a l lempung, meruncing lempung, seragam pasir, seragam Supardi (2006) pasir, meruncing Supardi (2006) pasir, seragam Jamin (2005)
Gambar 4. Perbandingan hubungan K dengan tekanan vertikal akibat penambahan tekanannya.
Tampak  pada  hasil  analisa    dan  pengamatan hubungan  pengaruh  antara  tekanan  vertikal terhadap perbandingan tekanan arah horisontal,  h dan  tekanan  arah  vertikal,  v seperti  pada  Gambar  4  .Korelasi  hubungan antara  tekanan  vertikal dengan  koefisien tekanan  tanah, K d lempung  dari  pembacaan pada tiang diameter seragam dan meruncing menunjukan, kecenderungan koefisien
berangsur  –  angsur  yang  mengecil  dengan bertambahnya  beban  vertikal . Hal  ini dimungkinkan  terjadi  karena  terjadinya proses  pemadatan  sebagai  akibat  proses penjenuhan  yang  belum  sempurna,  namun demikian  nilai K d ,  berangsur  –  angsur menurun mendekati nilai ideal dari penelitian Massarsch (1979) dalam Hardiyatmo,  2002  :  122 yaitu  untuk  pada lempung  dengan  indeks  plastisitas  56,74  %, sebesar nilai K o , 0,678.
Penambahan  beban  vertikal  menunjukan koefisien  tekanan  tanah  pada  tiang  diameter seragam  lebih  besar  dari  koefisien  tekanan tanah  meruncing.  Hal  ini  dimungkinkan terjadi karena kondisi tanah yang tidak jenuh sempurna,  selain  itu  juga  karena  tanah lempung yang digunakan adalah bukan tanah lempung  murni  sehingga  terjadi  proses pemadatan  pada  tanah  yang  mengakibatkan perilaku  yang  berbeda  pada  antara  tiang meruncing dan seragam.
Koefisien  tekanan  tanah  yang  bekerja  pada tiang  meruncing  dengan  nilai  mula  –  mula 1,086  yang  kemudian  menurun  hingga mempunyai  nilai  0,702.  Pada  tiang  diameter seragam  koefisien  tanah  mula  –  mula  1,381 kemudian  berkurang  sampai  dengan  0,725. Besarnya  nilai  koefisien  tekanan  tanah  ini nilainya  mendekati  dengan  hasil  penelitian yang  dilakukan  oleh  Ladd  dkk  (1977)  dalam Hardiyatmo, 2002 : 143 yaitu berkisar antara 0,7 sampai dengan 1,2 .

## KESIMPULAN
Berdasarkan uraian diatas dapat dirumuskan beberapa  masalah  yang  diamati  dan  analisa antara lain :
1. Akibat  adanya  tekanan  vertikal  oleh beban tanah sendiri akan mengakibatkan terjadinya  tekanan  arah  horisontal  ke arah tiang (dalam) dan mold (keluar).
2. Koefiien  tanah  lempung (K 0) dengan tiang  diameter  seragam  dan  meruncing dengan  bertambahnya  tekanan  vertikal ( overburden ), nilainya akan mengecil dan menuju  pada  kondisi  yang  tetap  (stabil) dengan  kata  lain  meningkatnya  tekanan vertikal  akan  menghasilkan  distrobusi tekanan  horisontal  (yaitu  tekanan  yang
sifatnya  radial  menyebar  ke  sekeliling tiang)  yang lebih tinggi.
3. Nilai  pada  tiang  meruncing  diperoleh nilai Ko lebih  kecil  dari  pada  tiang diameter  seragam  hal  ini  dikarenakan adanya  pengaruh  keruncingan  tiang dimana  sebagian  tekanan  horisontal yang diterima oleh tiang meruncing akan didistribusikan ke arah vertikal.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim.  2003. Annual    Book    of    ASTM Standards. . section 4,.  Volume    04  08. Philadelphia. USA.
Bowles,    J.E.    1991. Sifat-sifat      Fisis      dan Geoteknis   Tanah .  Edisi   Kedua.
Brosur Polcon. Polcon Material Baru Untuk
Konstruksi serta Perawatan Jalan
Jembatan  dan  Bangunan. PT.  Cita  Dimensi Kotrindo. Jakarta.
Das,B.M..  1995. Principles  of  Foundation Engineering . Third Edition. PWS Publishing  Co.  20  Park  Plaza.  Boston.  MA
02116.
Hardiyatmo,  H.C.. 2002. Mekanika  Tanah I . Edisi  kedua.  Beta  Offset.  Perum  Seturan FT-UGM Seturan. Yogyakarta. Indonesia.
Hardiyatmo,  H.C.. 2002. Mekanika  Tanah II . Edisi kedua. Beta Offset. Perum Seturan FT-UGM Seturan. Yogyakarta. Indonesia.
Hardiyatmo,  H.C..  2002. Teknik  Fondasi I .  Edisi  kedua.  Beta  Offset.  Perum  Seturan FT-UGM Seturan. Yogyakarta. Indonesia.
Hardiyatmo,  H.C..  2002. Teknik  Fondasi II .  Edisi  kedua.  Beta  Offset.  Perum Seturan.  FT-UGM  Seturan.  Yogyakarta. Indonesia.
Jamin,  M.  2005. Pengaruh  Tekanan Overburden  Terhadap  Tahanan  Gesek Dinding  Tiang  Pada  Tanah  Pasir.  Tesis, Program
Pascasarjana.
Universitas
Gadjah Mada. Yogyakarta.
Suhendro, B. 2000 . Teori Model
Struktur  dan  Teknik  Eksperimental. Edisi  kedua.  Beta  Offset.  Perum  Seturan FT-UGM Seturan. Yogyakarta. Indonesia.
Supardi. 2006. Studi Eksperimental Distribusi Gesek Dinding Tiang Meruncing Pada Tanah Granuler Di Laboratorium. Tesis, Sekolah Pascasarjana. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Timoshenko,  S..  1969. Strength  of Materials  part  I  Elementry .  Third Edition. Van Nostrand Reinhold Company Limited.  450  West  33nd Street.  New
York. N.Y. 10001. U.S.A.